CN103305673A - 细晶粒35CrNi3MoV钢大型锻坯的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种细晶粒35CrNi3MoV钢大型锻坯的制造方法,它由依次进行的大锻造比锻造、等温退火和正火组成。采用多次锻造获得大锻造比;等温退火采用锻坯奥氏体化后随炉以不高于30℃/h的速率冷却至珠光体转变区鼻尖温度(640℃)进行60h等温,实现珠光体的等温分解,然后冷却至室温;正常正火细化并均匀晶粒,为后续生产加工提供良好的组织。本发明工艺方法高效可靠,能够获得ASTMNo.8以上的原始奥氏体平均晶粒度,可满足我国火电、核电等电站装备和大型冶金、矿山和运输装备中的大型承力和传动结构部件的制造需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种大型锻件的制造方法,尤其是一种重量超过5吨的35CrNi3MoV钢的制造方法,具体地说是一种细晶粒35CrNi3MoV钢大型锻坯的制造方法。
背景技术
35CrNi3MoV钢是一种中碳中合金钢,具有高的淬透性和良好的综合力学性能,常用于制造高强韧性的大型锻件,广泛用于制造火电、核电等电站装备和大型冶金、矿山和运输装备中的承力和传动结构部件。
35CrNi3MoV钢大型锻坯(重量超过5吨)的终锻温度高,锻后常采用空冷,锻后空冷组织多为粗晶贝氏体+薄片状残余奥氏体,组织遗传性极强(即粗晶的马氏体、贝氏体等非平衡原始组织在一定的加热条件下重新奥氏体化,继承和恢复了原始粗大晶粒的现象)。提高钢在临界区中的加热速度是抑止组织遗传、细化晶粒最有效的方法。但在实际生产中,大型锻坯的加热速度,特别是心部的加热速度极慢,通过提高加热速度来抑止组织遗传是不现实的。目前,广泛使用的方法是多次(2~3)高温正火,不仅生产周期长(2~3周),费用高,而且由于正火后的组织仍为贝氏体+薄片状残余奥氏体,抑制组织遗传的效果差,甚至没有效果。
可见,目前尚未有一种适合35CrNi3MoV钢大型锻坯的热处理方法可供使用,一定程度上限制了35CrNi3MoV钢大型锻坯的品质的提升。
发明内容
本发明的目的是针对现有的35CrNi3MoV钢大型锻坯制造工艺复杂、能耗高、生产周期长、正火后组织遗传明显的问题,发明一种细晶粒35CrNi3MoV钢大型锻坯的制造方法,它通过大锻造比锻造和等温退火工艺,来抑制大型锻坯薄片状残余奥氏体的生成从而切断和消除组织遗传,通过正常正火来均匀细化晶粒,为后续生产提供了良好的组织。
本发明的技术方案是:
一种细晶粒35CrNi3MoV钢大型锻坯的制造方法,其特征在于它包括依次进行的大锻造比锻造和后续热处理工艺;所述的大锻造比锻造是指对于锻坯重量超过10吨的进行不少于2次镦拔锻造,对于锻坯重量超过10吨进行不少于4次镦拔锻造,单次镦拔锻造即一墩一拔的锻造比为2.8~3.2;所述的锻造后锻坯的后续热处理包括依次进行的等温退火和正火;所述的等温退火是指将锻造后的锻坯加热至奥氏体化后,随炉以不高于30℃/h的速率冷却至珠光体转变区鼻尖温度进行60±5小时的等温退火以形成以珠光体为主的组织并消除组织遗传,实现珠光体的等温分解,然后冷却至室温;所述的正火是指将等温退火后的锻坯加热再次至860±10℃保温15±1小时,随后取出空冷即得奥氏体平均晶粒尺寸为10~30mm。
所述的珠光体转变区鼻尖温度为640±10℃。
所述的等温退火时先以100±10℃/h的速率将试样从室温加热至650±10℃保温8~10小时,接着以25±5℃/h的速率从650±10℃加热至850±10℃保温10~14h,以保证锻件的奥氏体化的均匀性。
所述的正火时先以100±10℃/h的速率将锻件加热至650±10℃,保温3~5h,然后以25±5℃/h的速率再次加热至860℃,保温14~16h后取出空冷,得到原奥氏体平均晶粒尺寸为10~30mm、组织遗传特性被完全消除的锻件。
本发明的有益效果:
(1)本发明细晶粒35CrNi3MoV钢大型锻坯的制造工艺方法,能够有效消除组织遗传,获得的原奥氏体晶粒尺寸为10~20mm,而传统的多次正火+回火+淬火+回火工艺,仅能获得ASTM No.4的原始奥氏体平均晶粒度,本工艺方法细化晶粒效果显著,并且有利于超声波探伤。
(2)本发明细晶粒35CrNi3MoV钢大型锻坯的制造工艺方法,采用多次锻造获得大的锻造比,有利于消除组织遗传,提高了该工艺方法的可靠性。
(3)本发明细晶粒35CrNi3MoV钢大型锻坯的制造工艺方法,采用等温退火完全消除组织遗传;采用正火细化并均匀晶粒,为后续生产加工提供良好的组织。
(4)本发明通过大量的试验获得了理想的细晶粒35CrNi3MoV钢大型锻坯的制造工艺方法,尤其是通过采用按次序进行的大锻造比锻造、等温退火和正火工艺,按本发明的工艺能容易地得到符合要求的35CrNi3MoV钢大型锻坯。
(5)本发明公开了一种细晶粒35CrNi3MoV钢大型锻坯的制造工艺方法,一定程度上打破了国外对大型锻坯制造工艺方法的技术封锁,可满足我国火电、核电等电站装备和大型冶金、矿山和运输装备中的大型承力和传动结构部件的制造需求,同时,为类似具有组织遗传特性的大型钢锻坯的制造提供了技术途径。
附图说明
图1是本发明实施例1经4次锻造、等温退火和正火后的15吨锻坯的晶粒尺寸示意图。
图2是本发明实施例2经2次锻造、等温退火和正火后的7吨锻坯的晶粒尺寸示意图。
图3对比例1(采用现有技术锻造)经2次锻造、等温退火和正火后的15吨锻坯的晶粒尺寸示意图。
图4对比例2(采用现有技术锻造)高温预回火、高温正火、亚高温正火后的15吨锻坯的晶粒尺寸示意图。
具体实施方式
下面结构附图和实施例对本发明作进一步的说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1。
采用15吨的35CrNi3MoV钢大型锻坯进行锻造。由于锻坯的重量超过10吨,因此,应首先对锻坯进行至少4次锻造,单次锻造(1墩1拔)的锻造比约为3,总锻造比约为10;然后,以100±10℃/h的速率将试样从室温加热至650±10℃保温约9h,接着以25±5℃/h的速率从650±10℃加热至850±10℃保温约12h,保证试样奥氏体化均匀,再以30±5℃/h的速率冷却至640℃±10℃保温约60h,形成以珠光体为主的组织,从而消除组织遗传,然后冷却至室温;接着以100±10℃/h速率将试样加热至650±10℃保温约4h,然后以25±5℃/h的速率加热至860±10℃保温约15h,最后取出空冷,获得的原奥氏体平均晶粒尺寸为10~20mm(如图1所示),组织遗传特性被完全消除,为后续生产加工提供了良好的组织。
对比例1。
试验采用15吨的35CrNi3MoV钢大型锻坯。首先,对锻坯进行2次锻造,单次锻造(1墩1拔)的锻造比约为3,总锻造比约为5;然后,以100℃/h的速率将试样从室温加热至650℃保温9h,接着以25℃/h的速率从650℃加热至850℃保温12h,保证试样奥氏体化均匀,再以30℃/h的速率冷却至640℃±10℃保温60h,形成以珠光体为主的组织,从而消除组织遗传,然后冷却至室温;接着以100℃/h速率将试样加热至650℃保温4h,然后以25℃/h的速率加热至860℃保温15h,最后取出空冷,获得的原奥氏体平均晶粒尺寸为10~50mm(如图3所示),保留了部分组织遗传特性,晶粒尺寸不均匀,不利于后续加工及超声波探伤。
实施例2。
采用7吨的35CrNi3MoV钢大型锻坯进行锻造。由于锻件的重量小于10吨,因此可首先对锻坯进行2次锻造,单次锻造(1墩1拔)的锻造比约为3,总锻造比约为5;然后,以100±10℃/h的速率将试样从室温加热至650±10℃保温约9h,接着以25±5℃/h的速率从650±10℃加热至850±10℃保温约12h,保证试样奥氏体化均匀,再以30±5℃/h的速率冷却至640℃±10℃保温约60h,形成以珠光体为主的组织,从而消除组织遗传,然后冷却至室温;接着以100±10℃/h速率将试样加热至650±10℃保温约4h,然后以25±5℃/h的速率加热至860±10℃保温约15h,最后取出空冷,获得的原奥氏体平均晶粒尺寸为20~30mm(如图2所示),组织遗传基本被消除。
以上实施例得到的原奥氏体平均晶粒尺寸都在10~30μm内,下面介绍2种其他热处理工艺作为对比例。
对比例2。
试验采用经锻后空冷的15吨35CrNi3MoV钢大型锻坯。首先,以400℃/h的速率将试样从室温加热至700℃保温10h,取出试样空冷至室温;然后以400℃/h的速率将试样从室温加热至650℃保温9h,接着以300℃/h的速率从650℃加热至950℃保温12h,取出试样空冷至室温;接着以400℃/h速率将试样加热至650℃保温4h,然后以300℃/h的速率加热至860℃保温15h,取出试样空冷,获得的原奥氏体平均晶粒度为ASTM No.5,存在严重混晶现象(如图4所示)。
从以上两组对比实验可看出,本发明工艺高效可靠,能够获得ASTM No.8以上的原始奥氏体平均晶粒度,可满足我国火电、核电等电站装备和大型冶金、矿山和运输装备中的大型承力和传动结构部件的制造需求。
本发明未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (4)
1.一种细晶粒35CrNi3MoV钢大型锻坯的制造方法,其特征在于它包括依次进行的大锻造比锻造和后续热处理工艺;所述的大锻造比锻造是指对于锻坯重量超过10吨的进行不少于2次镦拔锻造,对于锻坯重量超过10吨进行不少于4次镦拔锻造,单次镦拔锻造即一墩一拔的锻造比为2.8~3.2;所述的锻造后锻坯的后续热处理包括依次进行的等温退火和正火;所述的等温退火是指将锻造后的锻坯加热至奥氏体化后,随炉以不高于30℃/h的速率冷却至珠光体转变区鼻尖温度进行60±5小时的等温退火以形成以珠光体为主的组织并消除组织遗传,实现珠光体的等温分解,然后冷却至室温;所述的正火是指将等温退火后的锻坯加热再次至860±10℃保温15±1小时,随后取出空冷即得奥氏体平均晶粒尺寸为10~30mm。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征是所述的珠光体转变区鼻尖温度为640±10℃。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征是所述的等温退火时先以100±10℃/h的速率将试样从室温加热至650±10℃保温8~10小时,接着以25±5℃/h的速率从650±10℃加热至850±10℃保温10~14h,以保证锻件的奥氏体化的均匀性。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征是所述的正火时先以100±10℃/h的速率将锻件加热至650±10℃,保温3~5h,然后以25±5℃/h的速率再次加热至860℃,保温14~16h后取出空冷,得到原奥氏体平均晶粒尺寸为10~30mm、组织遗传特性被完全消除的锻件。
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